民用飞机货舱细水雾灭火关键技术与实验验证

本专著对标新一代民用航空器货舱环保型抑灭火系统轻量化设备研发、有效抑烟降温结果获得、持续抑灭剂浓度保持等机载应用工程技术需求，聚焦低气压/持续变气压环境机舱火行为、低驱动压力双流体细水雾雾化、低驱动压力双流体细水雾抑灭火机理等关键科学技术问题，全力推进新一代民用航空器机载抑灭火基础理论与关键技术研究。内容始终面向飞行中新一代哈龙替代抑灭火系统环保、轻量、兼容、低气压、雾化等重大工程技术需求要素，飞行中就是指航空器为起飞而关闭舱门到为卸载客货而打开舱门这一阶段，环保就是新一代机载抑灭火系统应不破坏大气组份，轻量即是新一代抑灭火系统应竭尽所能选择可减轻重量的技术，兼容即是新一代抑灭火系统应考虑采用航空器自身的供氮、供水系统资源，低气压即是航空器飞行中较低大气压力（101kPa-60kPa）和持续变动大气压。参考这些应用约束条件，项目组设定该项研究包括特殊火行为、新型雾化机理和抑灭火机理。特殊火行为是指在低气压及持续变动气压下诸如机舱等受限空间内，不同燃料火的高度、分区、温度、热辐射、烟气等特性；新型雾化机理是指低驱动压力双流体细水雾，在低气压环境及持续变压环境成雾机理、粒径速度、粒径颗粒大小和雾通量；变压抑灭火机理是指低驱动压力双流体细水雾，在低气压环境下雾滴弥散与障碍物、燃烧物之间的作用关系，以及细水雾在诸如机舱等受限空间的降温、抑烟的作用。具体采用小尺度、全尺寸实验和数值模拟等研究方法，首先研发轻型高效且匹配机载系统的新一代细水雾产生装置，解决水-氮气两相混合、激波谐振雾化等关键科学问题，获取相关作用原理及关键控制参数；其次，研发机载细水雾灭火抑火系统，基于雾场绕流及时空特性，确定不同布局、不同压力/温度变化下系统动态响应与优化策略；最后，基于康定机场（4290米）可模拟飞机起降环境的全尺寸增减压标准货舱实验平台，研究细水雾在接近真实飞控环境下的灭火机理，并揭示飞机近场过程中的复燃机理，获得性能优越可靠的原型系统。研究将揭示气液两相流与激波谐振的相互影响及成雾机理，低压及变压下水-氮气混合细水雾的灭火抑火机理和空间扩散规律。成果为研发中国自主知识产权的机载货舱细水雾灭火系统技术原型提供理论技术支持，提升我国大飞机国产化水平，并将为国际哈龙替代研究做出中国的贡献。